補充教材(1)~電阻與歐姆定律

一、何謂電阻？
! c/ Q3 `! H% r9 v. Q+ l　　「電阻」顧名思義，就是阻礙電流流動的因素。當電阻越大，表示阻礙越大，就會讓電流越難流動。所以在相同電壓的條件下，電阻越大，電流就會越小。 而影響電阻大小的因素有四：

' I( n$ d' z$ r1 g& s& v! z: M: N- E材　質：
　　不同的材料，對電產生的阻力也不同，在常見的金屬導體中銀和銅算是電阻最小的，而鉻、鎳的電阻則大的多。在常溫的狀態下，所有會導電的材料都有大小不同的電阻喔！
' Y) o" F# i1 I' @; j
長　度：
! r/ A# y* j% T! `4 p7 u8 K　　當導電的電子，穿過的材料長度增加時，能量的損耗也會增加。就像跑步愈久愈沒體力，慢了下來一樣，阻檔電流的通過也，讓電流變小。所以長度愈長，電的阻力愈大。

' e) g% l( M& L+ p  h截面積：
: F0 F  p2 g: E! K% D6 v　　當截面積（橫切面積）越大，能夠傳遞電流的電子就愈多，同心協力之下，當然能讓更多的電流流過，電阻就比較小。
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溫　度：
/ Q; Z8 R& S' e' m# R' s　　一般的導電材料，當溫度越高時，材料中的電子受到熱能的激勵，會開始不聽使喚，到處亂撞，無法再專心於傳遞電能的工作，而碰撞的結果更讓電流的前進更加不容易，所以當導體的溫度愈高，電阻便會愈大。
4 L" D- a2 t, h
; |" @& ~; w3 c9 V) g$ v# w二、歐姆定律
9 W* Q! R$ X6 Y; O0 Q  ]7 V$ R" d5 V　　　　歐姆定律為歐姆(Georg Simon Ohm l787～1854德國物理學家)於1826年作的實驗，發現了電流（Ｉ）和電壓（Ｖ）之間成正比。也就是當電壓變成N倍的時候，電流也會變成N倍。但是不同的電阻會讓這個比例常數（除式）有所改變。這個比例常數，就是電阻。此即歐姆定律
　　　　　　　（Ｒ＝Ｖ／Ｉ）　或　（Ｖ＝Ｉx Ｒ）
從這個式子我們可以看出，電壓和電流成正比的關係。同時電流電阻成反比。
# k, B9 A) c: i; M
4 F$ p6 x. \! T1 ^三、電阻的單位
　　電阻的單位稱為歐姆(Ohm)通常記為：Ω。由歐姆定律可界定歐姆之定義如下：若在電阻上施予１伏特的電壓，可得到１安培的電流，就稱這個電阻的大小為１Ω。
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所以說若在電阻上給二伏特的電壓，就可得到二安培的電流喔?



9/28               謝忠成5 Q( U- v  Z2 i3 g$ C2 Z& \
7 n. F, J9 p1 C  p& [# K0 ?

觀念很好！
3 ]- L% R% @( B
. p* v" l6 R3 b給予２Ｖ（伏特）的電壓，則可流過２Ａ（安培）的電流，依照歐姆定律
/ E  e0 K9 v5 v. T, J2 |
　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝２＊＿＿　→　Ｒ＝１（Ω）
; s# p: _0 x& {) K. F
所以當電壓為２Ｖ（伏特），但只能流過１Ａ（安培）的電流時，則電阻大小就是２Ω（歐姆）了

/ `0 @! ^+ H/ @0 k　Ｖ＝Ｉ＊Ｒ　→　２＝１＊＿＿　→　Ｒ＝２（Ω）
- m  B7 G' z" q( K$ W
. O5 }& u0 N8 m( g) m/ Y這有點難，要慢慢看喔！

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為甚麼在材質上的差別中，電阻會有所不同ㄋ?
材質影響電阻的因素是什麼呢?

佑平

這個問題問得很好：
0 p8 G& [$ ]# v( W) B5 m  u$ N6 P5 Z
材質跟電阻間的關係，就存在於材質本身的導電率（導電能力）。
; K2 o% n7 E, Q7 |我們知道物質是由原子構成的，而原子的基本結構就是原子核與電子。
  s; X) r' j8 d
6 S% q, t8 H6 p( Y# ~6 t當材質中自由電子（可脫離原子核束縛而到處移動電子）數目越多，就越容易導電；電阻就越小。

, c! x' v% T6 M4 W* _! \$ w如果是絕緣體，則電子都被原子核束縛住，所以沒有電流流通的媒介，所以電流就無法通過了。

老師上面說:電流沒有流通的媒介，所電阻就相當相當的大。
也就是說，若是絕緣體的話，電流沒有流通的媒介，就一定都沒有任何電流經過嗎?還是說，還是會有一點點的電流，只是電阻較大而已?
1 m0 {3 f  h/ H  L" d8 m3 L
7 b6 v: j, G. I" G& I; c5 l佑平

哈．．．，問得好！
1 Q# F% ~+ S8 ~2 v
為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過，所以我說電阻相當相當大，
只是個形容。不過，即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差（兩點電
5 V' q3 p  o1 N  {" |% z5 L4 N, w壓的差距）。
& {( R; l! b6 A- S4 M+ r/ k$ Q
舉例來說：空氣是很好的絕緣體，但如果地面和雲層之間的正負電位差太多，就會產生「閃電」，突破空氣絕緣的限制。

老師上面說:為什麼叫做絕緣體，就是沒有辦法讓電流通過.
" K* F- t9 x3 j+ F8 K5 h老師上面又說:即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差
, A4 a4 l  V* A, @+ V, |) z4 c' D3 d到底是神麼?

”即使是絕緣體，也沒有辦法阻止太高的電位差”，意思就是說：絕緣（防止電流通過）的能力也是有極限的。

舉例來說：
１顆電池的電量沒辦法穿透一張紙，但１００００顆電池串聯起來的能量，一張紙就檔不下來了！

& Y  c& ^0 o7 x( a這樣解釋也許比較容易懂。

也就是說，絕緣體也不能抵擋太陽的電流嚕!
) t, D# N  a  O2 Y我終於懂了，謝謝老師的回答。

9 ]# \3 ~, `3 n. s佑平

老師~~~
$ t- m! A: f" A2 e+ b' _- m2 ?發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-3 22:19 發表
; @! q" Z  G' o6 T: x# u. S發光二極體的亮度會影響車子的行動嗎?
. h( d  l( E% R: P" F如果車子行走當中,發光二極體掉了車子
還能走嗎?

我們的實驗中，LED是用來當指示燈，只負責顯示電路狀態，所以不會影響車子的行動

如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:39 發表
4 n5 I: O2 f, K- |5 y9 D( x) R4 H/ O如果伏特有1000那100毆姆的電阻會不會有事。

- `+ [- \- j' T
* ^+ r" [+ U( x/ P跟據歐姆定律：
1 S- A, g; J6 j# G# n7 Z; C1 V% C) t& s
　　電壓　除以　電阻　＝　電流　（Ｖ／Ｒ＝Ｉ）
$ y7 u( y2 o, W6 }　　＝＞　　１０００（Ｖ）／１００（Ω ）＝１０（Ａ）
9 h* {% |( |, B9 h  C　　Ａ：安培，是電流大小的單位名稱，就像Ｍ（公尺）是長度大小的名稱。
" Q2 W5 ^2 F, }# o) o* y
所以電阻接上１０００Ｖ電壓，會有１０Ａ的電流流過，則該電阻將承受一個很大的能量（功率）

　　電壓　乘以　電流　＝　功率　（Ｖ＊Ｉ＝Ｗ）
　　＝＞　　１０００（Ｖ）＊１０（Ａ）＝１００００（Ｗ）　　
　　Ｗ：瓦特，是能量大小的單位名稱

$ ]% e( C$ M$ N, M但我們教材用的電阻，能承受的功率只有１／４＝０．２５（Ｗ）

- f" O7 }' X  C/ N+ w　　１００００Ｗ　遠大於　０．２５Ｗ
接上去會就一定會馬上燒燬的！

老師~~~

, A( M3 ?: x) y% s% h8 T2 K把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
對嗎?

老師
7 h6 E; @: |% y2 o# h" Q最大的伏特是多少。

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-4 23:13 發表
! Q- A, H& G) o! R6 W, a; k* F老師~~~

把電阻串連在一起,LED會亮的越來越小;
把電阻並連在一起,LED會亮的越來越小.
* O3 `( D( T  k* R6 |對嗎?

8 K- L1 c$ b& u, ?) N* O- V( V可以描述一下你說的並聯是如何接呢？

老師
LED是半導體嗎?

並連是電阻的兩端接在一起,
所以串聯就是電阻的一端接在一起。
對嗎?老師

原帖由 蘇庭葦 於 2008-10-5 08:53 發表
/ f8 ^; a% [! Z6 m$ z. s並連是電阻的兩端接在一起,
4 S# N  \* Q' T* o0 Y$ L所以串聯就是電阻的一端接在一起。
. q# w* o5 l' I# ^1 `對嗎?老師

, R1 F) W& f& l
6 M1 B; i# U$ k+ I, w1 n, l

; d0 @1 P9 ?1 ^2 L" U0 Z9 |- T1 D- ?左邊為串聯電路，電阻有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度會受電阻控制。
右邊為並聯電路，電阻沒有降低ＬＥＤ電流的作用，所以ＬＥＤ亮度不會受電阻控制。而且還因為直接接到電池，所以還會燒壞ＬＥＤ。

回答樓上的問題：ＬＥＤ也是用半導體材料製成的。